Células madre mesenquimales del cordón umbilical: Tendencias y perspectivas futuras

DIAP 1. Células madre mesenquimales derivadas del cordón umbilical humano: Tendencias actuales y perspectivas futuras

Este artículo es una revisión sobre las características, métodos de aislamiento, estudios y aplicaciones de las células madre mesenquimales derivadas del tejido del cordón umbilical.

DIAP 2. Las células madre y su importancia

Las células madre son la materia prima del cuerpo; a partir de ellas se generan todas las demás células con funciones especializadas. Bajo condiciones adecuadas en el cuerpo o en un laboratorio, estas células madre se dividen para formar más células llamadas células hijas. Estas células hijas se convierten en nuevas células madre para hacer autorrenovación o en células especializadas para diferenciarse con una función más específica, como en células sanguíneas, células cerebrales, células del músculo cardíaco o células óseas.

Hay dos tipos: embrionarias (estas células madre provienen de embriones que tienen de tres a cinco días de vida) y adultas (se encuentran en pequeñas cantidades en la mayoría de los tejidos adultos, como la médula ósea o la grasa. En comparación con las células madre embrionarias, las células madre adultas tienen una capacidad más limitada para generar diferentes células del cuerpo).

DIAP 3. Las células madre mesenquimales

Las células madre mesenquimales (CMM) son células madre de tejido o de células madre “adultas”. Estas se originan del tejido mesenquimal que es el tejido conectivo embrionario que procede del mesodermo (es una de las tres hojas embrionarias o capas celulares que constituyen el embrión). Estas células son multipotentes, lo que significa que pueden originar a más de un tipo de célula especializada del cuerpo, pero no a todos los tipos. En este caso, estas células tienen la capacidad de diferenciarse en miocitos, adipocitos, osteocitos, condrocitos (células del cartílago) y neuronas tanto in vivo como in vitro.

DIAP 4. Células madre mesenquimales en diferentes tejidos humanos

Las células madre mesenquimales pueden encontrarse en diferentes tejidos humanos como la grasa, el cordón umbilical, la piel, la placenta, líquido amniótico, las membranas sinoviales, el músculo y en los tejidos fetales. Estas células gracias a sus propiedades inmunomoduladoras y a su potencial de regeneración tisular pueden usarse para fines terapéuticos principalmente para enfermedades autoinmunes y degenerativas.

DIAP 5. Células madre del cordón umbilical

Esta revisión se centra principalmente en las células madre provenientes del tejido de cordón umbilical. El cordón umbilical está compuesto por dos arterias y una vena que están rodeados por un tejido mesenquimal llamado gelatina de Wharton. Las células madre del cordón umbilical es un recurso óptimo a comparación de otras fuentes de células madre ya que para su recolección no se requiere de un método invasivo y se obtiene una buena cantidad de células madre mesenquimales.

Como mencioné anteriormente las células madre mesenquimales de cordón umbilical se pueden recoger fácilmente al momento del nacimiento en un parto natural o una cesárea a comparación de otros métodos invasivos como una aspiración de médula ósea. Estas células tienen la capacidad de generar células multipotentes con potencial osteogénico y condrogénico.

Estas tienen dos fenotipos morfológicos: los fibroblastos aplanados, los cuales son la mayoría y los fibroblastos en forma de huso, que son la minoría y estos muestran marcadores de superficie celular similares. Cabe destacar que ambos fenotipos han demostrado una buena capacidad de diferenciarse en líneas osteogénicas y condrogénicas, aunque el tipo aplanado ha mostrado una capacidad menor de diferenciarse y de hacer adipogénesis a diferencia de las células madre de médula ósea que si lo hace con una buena capacidad. Las células madres de cordón umbilical son positivas para los marcadores celulares SH2/3/4, CD29 y CD44. Y se observó una variabilidad en la expresión de CD90.

DIAP 6. Métodos de obtención de células madre mesenquimales del cordón umbilical

Se debe tener el consentimiento de cada madre antes del parto. Al momento de la recolección del tejido se debe almacenar en una solución salina al 0.9% y ser transportado en un recipiente estéril con una solución salina tamponada con fosfato para eliminar los residuos de sangre y luego ser transportado al banco donde se le hacen los estudios pertinentes para luego preservarlas. Esta técnica es como la más común a la hora de hacer este proceso.

Nos hablan de dos métodos: el método de explante el cual consiste en quitar los vasos sanguíneos del cordón y cortarlo en pedazos, luego esos fragmentos se ponen en el fondo de una caja de petri y usando un medio que se reemplaza cada 3 días por 2 o 4 semanas hasta que se obtenga una alta concentración de fibroblastos. Luego lo que se hace es que esos fragmentos se separan a través de una solución de tripsina y se filtran. El problema con esta técnica es que se recuperan muy pocas células por los fragmentos de tejido grueso en el medio.

El otro método es el de digestión enzimática, en este como en el otro método, se retiran los vasos sanguíneos, se corta el cordón en fragmentos de aproximadamente 4 cm con una cuchilla estéril, se pican muy bien y luego se digieren con una solución enzimática específica (contienen enzimas proteolíticas que disuelven la materia orgánica) a 37 grados centígrados, las que más se usan son la colagenasa (degradar al colágeno, actúa principalmente sobre tejido conectivo) y la hialuronidasa (descompone el ácido hialurónico, lo cual sirve para disolver los líquidos y aflojar el tejido conjuntivo). Luego esto es dividido en dos: una parte se procede a congelar con nitrógeno líquido y el otro se cultiva en medios específicos. El medio se cambia cada 3 a 7 días durante al menos 2 semanas hasta que se obtenga una alta concentración de fibroblastos. Estas células se dividen otra vez en dos, una parte se congela y la otra se usa para hacer ensayos inmunofenotípicos por medio de citometría de flujo (técnica utilizada para estudiar la proteína expresada por las células) que dura aproximadamente 30 min usando anticuerpos específicos como CD31-ficoeritrina, CD73-al ficocianina, CD34-ficoeritrina y CD90-isotiocianato entre otras.

DIAP 9. Características y aplicaciones de las células madre de cordón umbilical

Como ya mencioné anteriormente las células madre de cordón umbilical se caracterizan por su capacidad de diferenciarse in vitro en diferentes líneas celulares y tener un privilegio inmunológico al carecer de antígeno HLA-DR (que se encuentran en las células presentadoras de antígenos como las células dendríticas, linfocitos B/T, monocitos, macrófagos, etc.). Estas características son las que han hecho que estas células se conviertan en candidatas para el tratamiento de enfermedades autoinmunes gracias a sus propiedades inmunomoduladoras (son sustancias que tienen la capacidad de aumentar o disminuir la respuesta inmune).

En el lupus eritematoso sistémico estas aumentan la frecuencia de las T reg (son linfocitos T que regulan o suprimen a otras células del sistema inmunitario, controlan las respuestas inmunitarias de partículas extrañas o propias y ayudan a prevenir enfermedades autoinmunes) suprimiendo las causas del aumento de las citoquinas relacionadas con los linfocitos T helper 1 y 2 restableciendo así el equilibrio entre estas (citocinas más importantes es el interferón tipo 1, el cual, actúa como una molécula de estrés en el sistema inmune y sus efectos influyen sobre la mayoría de los procesos de regulación, es decir, actúa como un factor inmunomodulador en varias células blanco, como células dendríticas, natural killer (NK), Th, LB, etc. Las IL-4, IL-6, e IL-10, ayudan al desequilibrio de las Th1 y Th2).

Estas células madre también expresan el dominio 2 de oligomerización que esta relacionado con enfermedades inflamatorias del intestino como la enfermedad de Crohn. Estudios con ratones in vivo con colitis han demostrado que gracias a la activación de este dominio con su ligando aumenta la respuesta anti inflamatoria.

En el caso de la diabetes mellitus tipo 1 en la que hay una destrucción autoinmune de células pancreáticas beta y existe una asociación entre esta enfermedad y la desregulación de los linfocitos Th 1 y 2 que contribuye con la obesidad, además que las Th17 y sus interleucinas pueden llegar a desencadenar la autoinmunidad. En estudios se ha podido observar que utilizando estas células madre de cordón umbilical en un fármaco microencapsulado disminuyeron las Th1 volviendo a equilibrar las células, pero no se observó ninguna reducción en las Th17 demostrando que estas son insensibles a la acción de las células madre.

Se observaron resultados similares en estudios del síndrome de Sjogren (que es un trastorno autoinmune sistémico caracterizado por una inflamación crónica de las glándulas exocrinas) donde los microencapsulados de células madre redujeron los niveles de Th1 y a diferencia del caso de diabetes si disminuyó las Th17.

También hay estudios interesantes sobre el efecto de estas células madre en la enfermedad de Parkinson, donde un trasplante de diferenciación neuronal con estas células en un modelo de rata redujo los síntomas de la enfermedad promoviendo la regeneración de las células dañadas mediante la regulación de los niveles intracelulares de Ca2+.

También se está evaluando su efecto anticancerígeno con algunos estudios en ratones con cáncer de ovario, osteosarcoma y adenocarcinoma de mama demostrando una gran capacidad de migrar hacia los sitios donde se encontraban los tumores sugiriendo así una capacidad de localización.

DIAP 10. Seguridad y ensayos clínicos

Muchos estudios tanto in vitro como in vivo ya han demostrado la seguridad de las células madre de cordón umbilical tanto en animales de laboratorio como en primates no humanos e incluso ya se han realizado algunos ensayos clínicos como por ejemplo en los pacientes con enfermedad de Crohn sin desarrollar ningún efecto adverso. También se han realizado ensayos clínicos para la esclerosis múltiple y se ha observado una buena respuesta después del tratamiento. Otro ejemplo es su uso para el tratamiento en pacientes con preeclampsia. Todas estas pruebas demuestran que sería bueno realizar más ensayos clínicos para explorar estas células madre como una terapia para diversas enfermedades.

Aunque la revisión se centró principalmente en las células madre de cordón umbilical también se consideró la terapia libre de células por medio de microvesículas y exomas derivados de células madre. Las vesículas extracelulares son secretadas por las células madre y tienen la capacidad de transportar ácidos nucleicos, proteínas y lípidos, sin embargo se necesitan más estudios para usarse en terapias. Otro aspecto es la administración de drogas usando las células madre como vehículos ya que como mencioné antes estas tiene una gran capacidad de localización, el uso más frecuente es para el tratamiento de cáncer ya que pueden localizar e integrarse en el tumor y entregar agentes anticancerígenos o virus oncolíticos. Ya para finalizar, podemos ver que las células madre mesenquimales de cordón umbilical pasan de ser un producto de desecho a desempeñar de varias formas una aplicación clínica abriendo nuevas posibilidades terapéuticas contra diferentes enfermedades.